Šūnu atmiņas bāzes modelēšana
Šī jaunā paradigma ļauj iegūt pilnīgāku priekšstatu par atmiņas darbību un var sniegt informāciju par tādiem traucējumiem kā Parkinsona slimība, Alcheimera slimība, posttraumatiskais stress un mācīšanās traucējumi.
"Iepriekšējie atmiņas modeļi tika balstīti uz ātras darbības modeļiem," sacīja Terijs Sejnovskis, Ph.D., Salk's Francis Crick katedras turētājs un Hovarda Hjūza medicīnas institūta izmeklētājs.
"Mūsu jaunais atmiņas modelis ļauj vairāk nekā stundu laikā integrēt pieredzi stundās."
Pēdējo gadu desmitu laikā neirozinātnieki ir daudz atklājuši, kā tiek glabātas ilgtermiņa atmiņas.
Nozīmīgiem notikumiem - piemēram, suns tos iekoda - aktivizētajās smadzeņu šūnās ātri tiek izveidoti vairāki proteīni, lai radītu jaunas atmiņas. Daži no šiem olbaltumvielām pirms sadalīšanās dažas stundas kavējas noteiktās vietās uz noteiktiem neironiem.
Šī bioķīmisko notikumu sērija ļauj mums atcerēties svarīgu informāciju par šo notikumu - piemēram, suņa koduma gadījumā - kurš suns, kur tas atradās, ja tam bija nepieciešama ārkārtas palīdzības dienesta apmeklēšana utt.
Viena problēma, ar kuru zinātniekiem ir bijusi atmiņas krātuves modelēšana, izskaidro, kāpēc tiek stingri atcerētas tikai selektīvas detaļas, nevis viss šajā vienas līdz divu stundu logā.
Iekļaujot datus no iepriekšējās literatūras, Sejnovskis un pirmais autors Cian O'Donnell, Ph.D., Salk pēcdoktorantūras pētnieks, izstrādāja modeli, kas apvieno atklājumus gan atmiņas molekulārajos, gan sistēmiskajos novērojumos, lai izskaidrotu, kā šī viena līdz divu stundu garumā atmiņas logs darbojas.
Jaunā ietvara skaidrojums ir publicēts žurnālā Neirons.
Izmantojot skaitļošanas modelēšanu, O’Donels un Sejnovskis parāda, ka, neskatoties uz to, ka olbaltumvielas ir pieejamas vairākiem neironiem noteiktā ķēdē, atmiņas tiek saglabātas, kad nākamie notikumi aktivizē tos pašus neironus kā sākotnējais notikums.
Zinātnieki atklāja, ka olbaltumvielu telpiskā izvietošana gan specifiskajos neironos, gan noteiktos apgabalos ap šiem neironiem paredz, kuras atmiņas tiek ierakstītas. Šis telpisko zīmējumu ietvars veiksmīgi paredz atmiņas saglabāšanu kā laika un vietas pārklāšanās matemātisko funkciju.
"Viena lieta, ko šis pētījums dara, ir sasaistīt atmiņas veidošanos šūnu līmenī ar sistēmu līmeni," saka O’Donels.
“Tas, ka laika logs ir svarīgs, jau bija izveidots; mēs izstrādājām, kā saturs var arī noteikt, vai atmiņas tika atcerētas vai nē. Mēs pierādām, ka ideju kopums ir konsekvents un pietiekams, lai kaut ko izskaidrotu reālajā pasaulē. ”
Jaunais modelis nodrošina arī potenciālu ietvaru, lai saprastu, kā sapņu laikā tiek apstrādāti vispārinājumi no atmiņām.
Lai gan daudz kas vēl nav zināms par miegu, pētījumi liecina, ka svarīgas atmiņas no dienas bieži tiek pārvietotas caur smadzenēm, no pagaidu glabāšanas hipokampā tiek nogādātas ilgtermiņa glabāšanā garozā.
Pētnieki lielāko daļu šīs atmiņas veidošanās novēroja miegā, kas nesapņo. Tomēr maz ir zināms, vai un kā sapņu laikā tiek veikta atmiņas iesaiņošana vai apvienošana.
Jaunajā pētījumā O’Donela un Sejnovska modelis liek domāt, ka zināma atmiņas saglabāšanās notiek sapņu laikā.
"Miega laikā notiek atmiņas pārkārtošanās - jūs nostiprināt dažas atmiņas un zaudējat tās, kas jums vairs nav vajadzīgas," saka O’Donels.
"Turklāt cilvēki gulēšanas laikā apgūst abstrakcijas, taču nebija ne jausmas, kā vispārināšanas procesi notiek neironu līmenī."
Pielietojot teorētiskos secinājumus par pārklāšanās aktivitāti vienas līdz divu stundu laikā, viņi nāca klajā ar teorētisku modeli, kā atmiņas abstrakcijas process varētu darboties miega laikā.
Avots: Salk institūts
